石油鉆機液壓盤式制動器的熱-機耦合分析與優(yōu)化.pdf

1、鉆機液壓盤式制動器是絞車的關(guān)鍵部件，直接影響著鉆機的操作性能。在制動過程中，摩擦副表面產(chǎn)生的熱量使得剎車盤表面逐漸產(chǎn)生熱疲勞裂紋可能會導(dǎo)致剎車盤失效，進而使得鉆機液壓盤式制動器存在安全隱患。因此，對鉆機液壓盤式制動器進行熱-機耦合分析與優(yōu)化對鉆井設(shè)備和人員的安全都有非常重要的意義。
　　本文以某鉆機液壓盤式制動器為研究對象，對鉆機液壓盤式制動器的熱-機耦合分析與優(yōu)化進行了研究。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1）按照鉆機液壓水

2、冷式盤式制動器的實際尺寸，運用有限元軟件ABAQUS前處理模塊對剎車副進行三維建模并劃分單元格，根據(jù)熱-機耦合研究的基礎(chǔ)理論設(shè)置相應(yīng)的邊界條件，最終建立熱-機耦合有限元模型。
　　2）根據(jù)每個工況不同的特點對鉆機液壓盤式制動器進行三維瞬態(tài)溫度場、應(yīng)力場的耦合仿真分析，得到了剎車盤在緊急制動、駐車制動和連續(xù)制動工況下的溫度場、應(yīng)力場分布規(guī)律。研究結(jié)果表明：在制動前期，剎車盤的溫度場、等效應(yīng)力場分布都呈非軸對稱分布，最大溫度值和最大等

3、效應(yīng)力值呈鋸齒狀上升趨勢；在制動后期，剎車盤的溫度場、等效應(yīng)力場分布逐漸呈軸對稱分布，整個剎車盤表面上的溫度值和等效應(yīng)力值都比較高，最大溫度值和最大等效應(yīng)力值呈鋸齒狀下降趨勢；制動時，剎車盤表面周向溫度梯度最小，徑向和軸向溫度梯度較大，周向應(yīng)力比徑向應(yīng)力大且軸向應(yīng)力最小。
　　3）應(yīng)用控制變量法，重點研究了影響剎車盤溫度場和應(yīng)力場分布的工況參數(shù)和材料特性參數(shù)。研究結(jié)果表明：減小制動初速度和制動壓力，增大冷卻水流速度和對流換熱系數(shù)等